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对基于ARM CORTEXM3嵌入式系统的仿真.pdf
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对基于ARM CORTEXM3嵌入式系统的仿真.pdf
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II
3.最后以一个基于 ARM Cortex-M3 处理器的机器小车嵌入式系
统为例,对仿真平台进行功能上的验证。
关键字:嵌入式系统仿真,ARM Cortex-M3
IV
instruction set, including the mode of the processor, registers and
memory.
Secondly, we designed the simulator platform. During the set
up process of the platform, we designed the simulator including
the advantages of both the speed of compiling technique and the
flexibility of interpreted technique; described the architecture of
Thumb-2 instruction set; implemented the interface of memory, to
satisfy the access request of target instruction set; introduced the
ELF file format, designed a loader to load the instructions and data
into the memory of the simulator.
At the end of this paper, we take an embedded system about
robot car as an example to validate the function of simulator.
Key Word: Simulation of Embedded System, ARM Cortex-M3
VIII
图目录
图 1 经典的计算机系统层次 .......................................................................... 4
图 2 进程级 VM 和系统级 VM ..................................................................... 5
图 3 虚拟机分类 .............................................................................................. 7
图 4 解释型指令集仿真工作原理 .................................................................. 9
图 5 编译型指令集仿真工作原理 .................................................................. 9
图 6 Cortex-M3 处理器 ................................................................................ 17
图 7 工作模式和访问权限关系图 ................................................................ 18
图 8 Cortex-M3 的寄存器组 ........................................................................ 19
图 9 应用程序状态寄存器的位分配 ............................................................ 20
图 10 中断程序状态寄存器的位分配 ............................................................ 20
图 11 执行程序状态寄存器的位分配 ............................................................ 21
图 12 Cortex-M3 预定义的存储器映射 ........................................................ 23
图 13 bit-band 映射 ....................................................................................... 24
图 14 非对齐传送的 5 个例子 ........................................................................ 25
图 15 Cortex-M3 的三级流水线 ..................................................................... 27
图 16 Thumb 指令集的 16 位指令 ................................................................ 28
图 17 Thumb-2 的 32 位指令分类 ................................................................ 29
图 18 数据处理指令:包含立即数,位域或进位 ........................................ 29
图 19 不带立即数的数据处理指令 ................................................................ 30
图 20 单数据的装载和存储指令 .................................................................... 30
图 21 装载和存储双字节,装载和存储独占区以及表跳转 ........................ 31
图 22 装载和存储多字节,RFE 和 SRS ....................................................... 31
图 23 跳转与杂项控制指令 ............................................................................ 32
图 24 协处理器指令 ........................................................................................ 32
图 25 仿真平台框架 ........................................................................................ 35
图 26 译码过程 ................................................................................................ 39
图 27 移位与循环指令 .................................................................................... 45
图 28 IT 指令的编码格式 ............................................................................... 46
IX
图 29 32 位立即数转换 ................................................................................... 52
图 30 位操作的控制关系 ................................................................................ 58
图 31 可执行 ELF 文件布局实例 .................................................................. 66
图 32 电机驱动状态转换 ................................................................................ 71
图 33 机器小车坐标图 .................................................................................... 73
图 34 机器小车状态信息 ................................................................................ 74
X
表目录
表格 1 ARM 命名规则 ...................................................................................... 12
表格 2 版本历史 ................................................................................................ 13
表格 3 BASEPRI 与优先级屏蔽 ....................................................................... 22
表格 4 Thumb-2 指令长度 ............................................................................ 27
表格 5 16 位数据操作指令 ................................................................................ 43
表格 6 16 位跳转指令 ........................................................................................ 45
表格 7 IT 的掩码位 .......................................................................................... 46
表格 8 转移及条件执行依据 ............................................................................ 47
表格 9 16 位存储器数据传输指令 .................................................................... 49
表格 10 32 位数据操作指令 ........................................................................... 49
表格 11 32 位存储器数据传输指令 ............................................................... 54
表格 12 32 位转移指令 ................................................................................... 54
表格 13 存储器接口及有效范围 .................................................................... 55
表格 14 ELF 文件中的常用数据格式 .............................................................. 62
表格 15 目标文件格式 ...................................................................................... 62
表格 16 目标文件类型 ...................................................................................... 64
表格 17 ELF 可执行文件程序头部段示例 ................................................... 66
表格 18 GPIO 端口映射 ................................................................................... 69
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oligaga
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